Nghiên cứu biến dạng khi hàn dầm chữ i và biện pháp xử lý biến dạng dư sau khi hàn

Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu nghiên cứu kết Luận văn trung thực, chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2014 Học viên Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh, bên cạnh nỗ lực cố găng thân cịn có hướng dẫn giúp đỡ quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Tiến Dương, người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thày hướng dẫn thực nghiệm, bạn sinh viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn cách tốt có thể, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan loại dầm hàn ứng dụng chúng 1.2.Ứng dụng dầm hàn chữ I: 1.3.Tính cấp thiết việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I: 1.3.1 Tính kinh tế: 1.3.2 Tính cơng nghệ: CHƢƠNG II CÔNG NGHỆ HÀN DẦM CHỮ I 10 2.1 Cấu tạo dầm chữ I 10 2.2 Lựa chọn phương pháp hàn dầm 11 2.3 Lựa chọn vật liệu chế tạo dầm 15 2.4 Lựa chọn phương án hàn dầm 20 2.5 Chế độ hàn cho kết cấu dầm chữ I 25 2.5.1.Tổng quan cách tính tốn chế độ hàn: 26 2.5.2 Xác định chế độ hàn: 28 CHƢƠNG III ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN DẦM CHỮ I 33 3.1 Các thành phần ứng suất biến dạng kết cấu dầm chữ I 33 3.1.1.Biến dạng theo trục X: 33 3.1.2.Biến dạng theo trục Y: 33 3.1.3.Biến dạng theo trục Z: 34 3.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn ứng suất biến dạng 34 3.2.1 Lý thuyết ứng suất biến dạng hàn ý nghĩa 34 3.2.2 Phân loại ứng suất biến dạng 36 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương 3.2.3 Nguyên nhân phát sinh biến dạng ứng suất hàn: 39 3.3 Ứng suất biến dạng liên kết hàn góc 39 3.3.1 Vùng ứng suất tác động nội lực tác động 39 3.3.2 Mô men uốn độ võng 42 3.3.3 Biến dạng góc 48 CHƢƠNG IV: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ HÀN, ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN DẦM CHỮ I 53 4.1 Các kích thước dầm chữ I 53 4.2 Xác định chế độ hàn dầm chữ I 53 4.3 Xác định ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I 57 4.3.1 Tính tốn ứng suất biến dạng co dọc gây 57 4.3.2 Xác định nội lực ứng suất phản kháng 59 4.3.3 Xác định ứng suất uốn độ võng 60 4.3.4 Tính tốn biến dạng góc: 63 CHƢƠNG V NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG HÀN 67 5.1 Mẫu hàn thử 67 5.2 Thiết bị vật liệu hàn: 67 5.3 Chế độ hàn mẫu thử 68 5.4 Dụng cụ chuẩn bị: 68 5.5 Sơ đồ đo biến dạng co dọc 68 5.6 Sơ đồ đo biến dạng độ võng dầm: 69 5.7 Sơ đồ đo biến dạng góc: 69 5.8.Trình tự tiến hành thực nghiệm đo biến dạng 70 5.8.1 Hàn mẫu thử: 70 5.8.2 Chuẩn bị phôi chế tạo dầm: 71 5.8.3 Gá đính, hàn, đo biến dạng 71 5.8.4 Kết đo biến dạng 75 CHƢƠNG VI CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ BIẾN DẠNG DƢ 78 6.1 Các biện pháp giảm biến dạng hàn 78 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương 6.2 Các biện pháp giảm ứng suất biến dạng 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 Kết luận: 85 Kiến nghị: 87 TÓM TĂT LUẬN VĂN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị b [mm] Kích thước vùng tính tốn  [mm] Chiều dày vật liệu h [mm] Kích thước chi tiết F [mm2] Diện tích tiết diện P [N] J [mm] Mơ men qn tính б [N/m2] Ứng suất pháp η [N/m2] Ứng suất tiếp E [N/m2] Mô đun đàn hồi γ [g/cm3] Khối lượng riêng μ Nội dung Lực tác dụng Hệ số Possion YA [mm] Chuyển vị F [mm2] Diện tích V [mm3] Thể tích m [kg] Khối lượng δ [%] Độ dãn dài tương đối ak [kp.m/cm2] M (Nm) k mm Cạnh mối hàn Ih (A) Cường độ dòng điện hàn Uh (V) Điện áp hàn Vh (mm/p) Tốc độ/ vận tốc hàn qđ (cal/s) Năng lượng đường Độ dai va đập Mômen Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại dầm có biên dạng khơng đổi thực tế sản xuất Hình 1.2.Phân loại dầm theo sơ đồ kết cấu Hình 1.3 Ứng dụng dầm I kết cấu nhà xưởng WS No1- Công ty PTSC M&C Hình 1.4 Hình minh hoa ứng dụng dầm I kết cấu chế tạo giàn khoan dầu khí Hình 1.5 Hình ảnh dầm I chế tạo phương pháp hàn Hình 1.6 Hình ảnh chế tạo sàn thao tác dàn khoan dầm I Hình 2.1 Các kích thước dầm Hình 2.2 Tấm biên vách dầm trước chế tạo dầm I Hình 2.3 Nguyên lý máy hàn tự động Hình 2.4 Thiết bị hàn tự động Hình 2.5 Trạm hàn tự động lớp thuốc Hình 2.6 Hình dây hàn sử dụng chế tạo dầm I Hình 2.7 Hình thuốc hàn sử dụng chế tạo dầm I Hình 2.8 Phương án hàn dầm số Hình 2.9 Độ võng phương án hàn dầm số hàn xong mối hàn Hình 2.10 Phương án hàn dầm số Hình 2.11 Phương án hàn dầm thứ Hình 2.12 Liên kết hàn giáp mối Hình 2.13 Sơ đồ tính tốn kích thước mối hàn Hình 2.14 Kích thước mối hàn giáp mối vát mép có khe hở Hình 2.15 Kích thước mối hàn giáp mối vát mép có khe hở Hình 2.16 Kích thước mối hàn góc khơng vát mép, hàn lớp Hình 2.17 Sơ đồ tính tốn chiều cao tồn kim loại đắp hàn nhiều lớp Hình 3.1 Biến dạng tồn phần dầm I Hình 3.2 Vùng ứng suất tác động biểu đồ ứng suất nội lực dọc trục gây Hình 3.3 Phương án hàn dầm số Người thực hiện: Đinh Xn Tồn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Hình 3.4 Phương án hàn dầm số Hình 4.1 Kích thước mối hàn góc khơng vát mép, hàn lớp Hình 4.2 Hệ số ngấu hệ số đắp Hình 4.3 Biểu thị vùng ứng suất biến dạng Hình 4.4.Sơ đồ xác định nội lực ứng suất Hình 5.1 Liên kết hàn mẫu Hình 5.2 Thiết bị hàn sử dụng thí nghiệm Hình 5.3 Sơ đồ đo co dọc Hình 5.4 Sơ đồ đo độ võng Hình 5.5 Sơ đồ đo biến dạng góc Hình 5.6 Các mẫu thử kiểm tra chế độ hàn Hình 5.7.Vị trí đồng hồ đo kích thước dầm sau hàn đính Hình 5.8 Hàn lần lư t mối hàn Hình 5.9 Chất lư ng đường hàn sau hàn xong mối hàn Hình 5.10.Các trị số biến dạngthay đổi sau hàn hồn thiện mối hàn Hình 6.1 Hình ảnh máy nắn dầm Hình 6.2 Các biện pháp giảm biến dạng hàn Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, ngành Hàn đóng vai trò đặc biệt quan trọng Ở đâu, bắt gặp sản phẩm ngành Hàn từ gia đình đến Cơng ty, phân xưởng sản xuất hay công trường xây dựng Đặc biệt sản phẩm ngành Hàn chiếm tỷ trọng lớn lĩnh vực như: Đóng tàu, giao thơng, xây dựng, dầu khí, y tế, Hiện nay, ngành Hàn phát triển mạnh mẽ với đời hàng loạt phương pháp hàn mới, hàn kim loại với kim loại mà hàn kim loại với phi kim, hàn vật liệu dẻo vật liệu composite Các thiết bị hàn ngày đại từ hàn hồ quang tay đến hàn Bán Tự Động, hàn Tự Động, Flux core, Mig/Mag… nhằm giải phóng sức lao động cho người đem lại hiệu kinh tế suất lao động cao, giảm thiểu thời gian thao tác, thi cơng Các sản phẩm ngành hàn ngày có tính ưu việt từ chất lượng đến kiểu dáng mẫu mã Việc nghiên cứu tính tốn trạng thái ứng suất biến dạng hàn có ý nghĩa quan trọng Biết ứng suất biến dạng kết cấu sau hàn cho phép đánh giá khả làm việc kết cấu Khi chế tạo lắp ghép có ứng suất biến dạng nên có sai số định, nhờ việc nghiên cứu chúng mà ta đảm bảo độ xác kết cấu hàn Ta cần tính toán ứng suất biến dạng xuất hàn gây có quy trình cơng nghệ hàn phù hợp để giảm ứng suất biến dạng Chất lượng tổ hợp dầm hàn thường phụ thuộc lớn vào hệ thống hàn Hiện nay, sản xuất doanh nghiệp xuất nhiều máy hàn đại, sử dụng quy trình hàn, tiêu chuẩn quốc tế.Nếu quy trình hàn khơng hợp lí, xuất biến dạng ứng suất dư lớn Biến dạng sau hàn làm thay đổi hình dạng kích thước dầm, ảnh hưởng đến trình chế tạo kết cấu chất lượng Ứng suất dư sau hàn làm giảm khả làm việc dầm Vì vậy, việc nghiên cứu biến dạng ứng suất dư hàn dầm chữ I cho phép đánh giá khả làm việc dầm đưa biện pháp để giảm biến Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương dạng, tăng độ xác chế tạo kết cấu dầm Chính tính cấp thiết việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu biến dạng hàn dầm chữ I biện pháp xử lý biến dạng dư sau hàn” Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Xác định chế độ hàn hàn liên kết chữ I; - Xác định ứng suất biến dạng liên kết chữ I; - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến biến dạng liên kết hàn chữ I ; - Đưa biện pháp để xử lý biến dạng dư sau hàn 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là: - Tính toán xác định chế độ hàn cho liên kết chữ I; - Tính tốn ứng suất biến dạng liên kết hàn chữ I; - Ảnh hưởng chế độ hàn đến biến dạng liên kết hàn chữ I - Xác định chế độ hàn hợp lý để giảm biến dạng liên kết hàn chữ I Phạm vi nghiên cứu vào nghiên cứu, tính tốn ứng suất biến dạng co dọc co ngang gây hàn dầm chữ I Trước hết vùng ứng suất tác động nội lực tác động xác định Tiếp theo biến dạng co dọc, biến dạng góc, mơ men uốn độ võng dư dầm sau hàn tính tốn, dựa vào trình nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết chữ I, thực nghiệm nghiên cứu biến dạng hàn liên kết chữ I, từ đưa chế độ hàn hợp lý để làm giảm biến dạng hàn liên kết chữ I Cuối cùng, tác giả đề cập đến số biện pháp để giảm biến dạng hàn dầm chữ I Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Bảng 5.3 Kết đo biến dạng góc dầm Phía mối hàn Vị trí Vị trí 0 Sau hàn mh 1,4 1,5 Sau hàn mh 1,5 1,3 Góc biến dạng (0) 3,50 3,60 Trước hàn Bảng 5.4 Kết tổng h p so sánh kết theo tính tốn thực nghiệm Các giá trị đo Theo tính tốn Thực nghiệm Sai số (%) f max (mm) 0,9 0,8 11% ∆l (mm) 0,79 0,82 3,8% λ (o) 2,985 3,5 17% Kết luận: Trong q trình tính tốn đa phần công thức thực nghiệm, tác giả tiến hành chọn khoảng cho phép để tính tốn C ng sai số thiết bị, dụng cụ đo mà kết đo có sai lệch so với tính tốn khoảng -Độ võng dầm Độ võng dầm vị trí dầm là: 0,8 mm So với giá trị tính tốn 0,9 mm =11 % Độ co dọc dầm Độ co dọc dầm sau hàn là: 0,82 mm So với giá trị tính tốn 0,79 mm = 3,8% Kết qu thực nghiệm đo độ võng so với tính tốn dó là: Độ võng thực nghiệm lớn độ võng tính toán 11% Độ co dọc thực nghiệm lớn độ co dọc tính tốn % 76 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Kết luận chương V: Trong chương V tác giả thực nghiệm vấn đề sau: - Thực nghiệm chế độ hàn mẫu hàn thử để từ chọn chế độ hàn cho dầm hàn thực nghiệm - Tiến hành hàn mối hàn sau đo biến dạng co doc, độ uốn hai mẫu thử - Tiến hành hàn đo biến dạng - So sánh kết thực nghiệm với kết tính tốn 77 Người thực hiện: Đinh Xn Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương CHƢƠNG VI CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ BIẾN DẠNG DƢ 6.1 Các biện pháp giảm biến dạng hàn  Sự hình thành ứng suất biến dạng dư hàn tác động nội lực kim loại nung cục - Trong kết cấu khơng có tượng vênh rõ rệt, ứng suất dư kéo thường đạt tới giá trị cao - Ngược lại, kết cấu bị biến dạng mạnh sau hàn, ứng suất dư kéo khơng lớn - Vì vậy, số biện pháp giảm biến dạng dư đối nghịch lại biện pháp giảm ứng suất dư  Có thể chia biện pháp giảm biến dạng dư thành ba loại: 1/ Biện pháp kết cấu 2/ Biện pháp cơng nghệ q trình hàn 3/ Biện pháp công nghệ sau hàn Các biện pháp kết cấu gi m biến dạng hàn: Ngay bước thiết kế, hạn chế số lượng mối hàn tới mức có thể, hạn chế khối lượng kim loại bị đốt nóng (tổng khối lượng kim loại mối hàn) Bằng cách hạn chế nhiệt lượng đưa vào kim loại hàn Hạn chế tận gốc nguồn gây biến dạng - Bố trí mối hàn vị trí hợp lý nhằm phân tán nhiệt nhanh, phân tán nhiệt - Bố trí mối hàn vị trí đối xứng qua trọng tâm chi tiết, qua đường trục đối xứng, hay qua tâm đối xứng chi tiết, tạo điều kiện để lương tác ứng suất sau hàn triệt tiêu chi hết hàn 78 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn - GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Khơng bố trí mối hàn tạo thành nơi tập trung ứng suất sau khí hàn (Mối hàn giao vị trí Đặc biệt với kết cấu tấm, khoảng cách mối hàn đến mối hàn giao không 200mm, xa tốt) - Không thiết kế tiết diện mối hàn lớn mức cần thiết (xuất phát từ khía cạnh độ bền) làm tăng vùng ứng suất tác động nội lực tác động - Phân bố mối hàn cằng gần trục qua trọng tâm kết cấu tốt, trục để giảm mơ men uốn nội lực tác động gây - Mỗi cặp mối hàn song song cần bố trí mặt phẳng qua trục trọng tâm vật, cho mô men nội lực tác động mối hàn cân khơng gây vênh kết cấu so với trục - Số lượng mối hàn kết cấu tốt để giảm lực co tác động lên kết cấu - Lượng dư cho co mối hàn phải bảo đảm sau hàn, kích thước kết cấu thiết kế - Để hạn chế biến dạng góc,cần giảm góc vát mép mối hàn vát mép chữ V, dùng mối hàn vát mép chữ X chiều dày chi tiết lớn Các biện pháp công nghệ gi m biến dạng hàn: - Chọn chế độ hàn cho chiều rộng vùng ứng suất tác động nhỏ Để nung kim loại theo chiều dày, cần tăng mật độ dòng điện hàn để hàn ngấu sâu Việc hàn ngấu sâu mối hàn giáp biên liên kết hàn giáp mối cân co ngang theo chiều dày mối hàn giảm biến dạng góc/ Trong số trường hợp, thực mối hàn thứ hai cặp mối hàn đối xứng qua trục vật hàn, nên tăng chế độ hàn để tăng vùng ứng suất tác động lực co mối hàn khử hoàn toàn độ võng dư mối hàn thứ gây 79 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn - GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Trình tự thực mối hàn nên bảo đảm cho biến dạng mối hàn trước biến dạng mối hàn sau(có hướng ngược lại) khử hết.Các mối hàn đối xứng song song nên hàn đồng thời hàn theo thứ tự đoạn xen kẽ - Phương pháp hàn phân đoạn nghịch tạo biến dạng nhỏ - Việc rèn mối hàn trình hàn làm giảm đáng kể biến dạng Sau hàn lớp lót khơng cần rèn gây nứt bề mặt - Nung nóng sơ tồn vật hàn giảm ứng suất biến dạng dư - Có thể uốn ngước để giảm độ võng dư - Các mối hàn giáp mối liên kết hàn mỏng cho bể chứa nên hàn bàn gá từ tính(chúng khơng cản trở co ngang ngăn biến dạng góc) - Khi hàn mỏng theo biên dạng kín, để tránh ổn định nén, nung cục phần trước hàn Các biện pháp công nghệ gi m biến dạng sau hàn: - Nắn nguội: + Dựa sở kéo đoạn kết cấu bị co, tới kích thước hình dạng thiết kế + Các đoạn chỗ bị co kết cấu hàn: vùng ứng suất tác động mối hàn mà sau hàn suất ứng suất kéo có giá trị t (giới hạn chảy) + Khi nắn nguội kết cấu hàn: xẩy dãn dẻo vùng ứng suất tác động mối hàn + Có thể xẩy nứt nắn nguội, làm ảnh hưởng tới khả làm việc kết cấu + Chỉ giảm ứng suất dư nắn nguội kết cấu hàn 80 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương kéo tới ứng suất giới hạn chẩy t Tuy nhiên làm tăng biến cứng kim loại vùng ứng suất tác động mối hàn(có thể gây nứt).Đây q trình cơng nghệ khó thực hiện(cần có máy ép thuỷ lực công suất lớn đồ gá lớn).Do khả ứng dụng hạn chế Hình 6.1 Hình ảnh nắn dầm hàn - Nắn nóng: + Là nung điện lửa(của mỏ nung) vàđược sử dụng rộng rãi thực tế + Bản chất phương pháp: dùng biện pháp nung cục để làm co đoạn, vùng kết cấu mà chiều dài chúng lớn chiều dài vùng ứng suất tác động mối hàn tương ứng kết cấu + Tại chỗ nung nóng kết cấu hàn nắn nóng, 81 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương hàn, hình thành biến dạng dẻo nén Khi nguội sau đó, chỗ co lại cân chỗ bị biến dạng + Do đặc điểm đơn giản, rẻ tiền, dễ thao tác, phương pháp cho phép nắn loại biến dạng dư + Việc nắn nóng chủ yếu dựa vào nghiên cứu số liệu thực nghiệm + Có thể sử dụng cách có hiệu để khử ứng suất dư uốn nắn thẳng trục trọng tâm kết cấu hàn(hoắc khối chúng), để khử tượng lõm, lượn sóng vùng chịu nén phần tử dạng kết cấu + Để khử độ võng dư kết cấu hàn, cần tạo mô men uốn ngược chiều cách nung dải kim loại dọc đường mm nung theo hình nêm Trường hợp đầu sử dụng co dọc, trường hợp thứ hai sử dụng co ngang chỗ nung cục + Trọng tâm tiết diện ngang vùng ứng suất tác động nung doc phải nằm mặt phẳng uốn 6.2 Các biện pháp giảm ứng suất biến dạng 6.2 Các biện pháp giảm ứng suất biến dạng Nung cục để nắn biến dạng Dùng máy ép để nắn liên kết hàn chữ T bị uốn cong Nung theo hình nêm để nắn thẳng Nung theo điểm để nắn oằn Nung theo đường thẳng để nắn biến dạng góc mối hàn góc Hình 6.2 Các biện pháp giảm biến dạng hàn 82 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương Biện pháp hạn chế biến dạng: Các tác động co ngót mối hàn khơng loại bỏ hồn tồn giữ chúng mức tối thiểu cách lấy vài bước thực tế sau: - Giảm khối lượng hàn để tránh mối hàn đầy xem xét sử dụng hàn gián đoạn - Giảm thiểu số lớp hàn - Định vị cân mối hàn xác quanh trục - Sử dụng kỹ thuật hàn lùi lại hàn đoạn, bao gồm mối hàn ngắn đắp chồng hướng ngược lại - Dự trù co ngót cách đặt trước vật hàn lệch vị trí - Lập kế hoạch trình tự hàn để đảm bảo co ngót tác dụng - Rút ngắn thời gian hàn - Sử dụng thiết bị hàn dòng xung để giảm thiểu tích lũy nhiệt vào vật hàn Khi cắt, hạn chế biến dạng cách đỡ kim loại để dãn tự mà khơng cong vênh Biến dạng tránh giảm đáng kể hàn kết cấu thép cách sử dụng định vị ngang tăng cứng nêm để ghép đặt trước đường nối tấm; dùng loại kẹp linh hoạt để tạo nên khe hở cần thiết chi tiết trước hàn kẹp vật hàn mỏng Các gân tăng cứng dọc sử dụng để hạn chế biến dạng lực uốn Sử dụng trình tự hàn quan trọng, chẳng hạn hàn khung trước hàn bìa vào khung Kỹ thuật uốn cong trước điều chỉnh trước giúp ngăn chặn biến dạng Ngồi ra, dùng nước để làm nguội q trình hàn để hạn chế cong vênh Kết cấu ống bị biến dạng sau hàn Hạn chế biến dạng ống cách dùng ngang gắn với giằng nêm bên bên ngồi dọc theo mối nối Sử dụng hàn đính gá mặt đáy để khống chế co ngang 83 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương dùng cặp đôi áp sát hàn mặt bích với ống Biện pháp khắc phục chi tiết bị biến dạng Có thể sửa chữa vấn đề biến dạng Điều đạt cách sử dụng thiết bị khí : máy ép, búa khí nén, thiết bị tạo dao động khử ứng suất Ngồi ra, sử dụng thiết bị cố định kích thước để khơi phục lại kết cấu biến dạng kích thước mong muốn Các phương pháp gia nhiệt khác sử dụng để khắc phục biến dạng cách nung nóng cục nung nóng chỗ theo nhiều cách khác 84 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua kết nghiên cứu, tính tốn thực nghiệm ta thấy với dầm có kích thước 2000 mm , độ võng sau hàn theo thực nghiệm 0,8 cm so với tính tốn 0,9 cm , độ co dọc dầm theo thực nghiệm 0,82 mm so với thực nghiệm 0,79 mm Nếu ta tính tốn thực nghiệm cho dầm thực có chiều dài 10000 mm độ võng độ co dọc dầm sau hàn dầm có giá trị lớn Như trình chế tạo dầm I , ta cần phải có biện pháp hạn chế trước hàn, hàn khắc phục sau hàn trình bày để thông số biến dạng phải nằm khoảng dung sai cho phép, phù hợp với tiêu chuẩn khơng ảnh hưởng chung đến kích thước kết cấu tổng thể sau hàn Từ kết thực tế thu thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thực nội dung yêu cầu đề tài Tác giả đưa số đánh giá sau: - Hiện nay, với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, sản phẩm khí nói chung sản phẩm sản xuất hàn nói riêng ngày phong phú Từ nảy sinh số vấn đề sau: - Nhằm hạn chế tối đa ứng suất biến dạng chế tạo cơng nghệ hàn địi hỏi nhà thiết kế, cách doanh nghiệp sản xuất cần đầu tư nhiều thời gian tài để nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo sản phẩm hàn cho phù hợp - Để phát huy tối đa khả làm việc thiết bị hàn nâng cao chất lượng sản phẩm cần chế tạo địi hỏi phải có đầu tư đáng kể thiết bị hàn tự động (ví dụ robot hàn máy hàn, hệ thống hàn tự động…) để đảm bảo tính đồng chế tạo - Một hệ thống sản xuất tự động bao gồm: Thiết bị hàn tự động – Nguồn hàn Đồ gá hàn tự động Trong ba yếu tố hai loại thiết bị 85 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương thiết bị hàn tự động nguồn hàn đầu tư cách dễ dàng chúng sử dụng thay vào nhiều công việc sản xuất có nhiều sở chuyên thiết kế, chế tạo chúng - Việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I trở thành nhiệm vụ cấp bách ngành cơng nghiệp hàn vì: + Giảm đáng kể giá thành cho hệ thống hàn; + Nâng cao chất lượng sản phẩm tăng suất lao động; + Góp phần nâng cao khí hố tự động hố q trình hàn … - Hàn ngành chế tạo kết cấu chịu nhiều ảnh hưởng yếu tố cần phải quan tâm trước, sau hàn Sản phẩm hàn dễ bị huỷ bỏ ta không khống chế làm chủ vấn đề ứng suất biến dạng loại kết cấu.Hiện ta sử dụng nhiều phương pháp tính tốn biện pháp để hạn chế hay xử lý vấn đề Tuy nhiên để kết hợp hai yếu tố công nghệ phương pháp thực q trình hàn điều khơng đơn giản Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế cần kết hợp yêu cầu việc làm cần thiết cho dù có phải đầu tư đáng kể thời gian, trí lực tài Qua nghiên cứu ta rút số biện pháp để hạn chế ứng suất biến dạng dư sau: - Giảm khối lượng hàn để tránh mối hàn đầy xem xét sử dụng hàn gián đoạn - Cần có trình tự hàn hợp lý, nên tiến hành hàn đồng thời hai mối giáp biên - Khơng thiết kế vách q mỏng hàn dễ bị ổn định không chịu ứng suất nén mối hàn giáp biên gây xuất chỗ lồi lõm vách - Để chống lại tượng sử dụng biện pháp kéo sơ vách trước hàn - Để hạn chế biến dạng dư cần thiết kế mối hàn góc có kích thước giống 86 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương - Giảm thiểu số lớp hàn - Định vị cân mối hàn xác quanh trục - Sử dụng kỹ thuật hàn lùi lại hàn đoạn, bao gồm mối hàn ngắn đắp chồng hướng ngược lại - Dự trù co ngót cách đặt trước vật hàn lệch vị trí - Lập kế hoạch trình tự hàn để đảm bảo co ngót tác dụng - Rút ngắn thời gian hàn - Sử dụng thiết bị hàn dòng xung để giảm thiểu tích lũy nhiệt vào vật hàn Biến dạng tránh giảm đáng kể hàn kết cấu thép cách sử dụng định vị ngang tăng cứng nêm để ghép đặt trước đường nối tấm; dùng loại kẹp linh hoạt để tạo nên khe hở cần thiết chi tiết trước hàn kẹp vật hàn mỏng Các gân tăng cứng dọc sử dụng để hạn chế biến dạng lực uốn Sử dụng trình tự hàn quan trọng, chẳng hạn hàn khung trước hàn bìa vào khung Kỹ thuật uốn cong trước điều chỉnh trước giúp ngăn chặn biến dạng Ngồi ra, dùng nước để làm nguội trình hàn để hạn chế cong vênh Kiến nghị: Qua đánh giá thấy rằng: Việc đầu tư nghiên cứu, tính tốn ứng suất biến dạng hàn vấn đề cấp bách Hiện Việt Nam, hầu hết doanh nghiệp sản xuất hàn có ý tới vấn đề này, mang tính chất đề phòng theo kinh nghiệm sửa chữa sai hỏng, khơng có tính tốn cách cụ thể Từ lý trên, trình chế tạo dầm hàn cần thay đổi để chất lượng sản phẩm sau hàn đảm bảo đạt yêu cầu kỹ thuật đề Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I không vấn đề mẻ, việc tính tốn chưa thực doanh nghiệp chế tạo kết cấu thép sử dụng cách đúng, đủ triệt để Điều cần khơi dậy, đẩy mạnh phát huy 87 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương TÓM TẮT LUẬN VĂN Nội dung luận văn trình bày chương với nội dung sau đây: Phần mở đầu: Đã nêu bật lên lý chọn lựa đề tài, lịch sử nghiên cứu, xác định nôi dung nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu, luận điểm đóng góp tác giả phương pháp nghiên cứu Chương Tổng quan dầm chữ I Khái quát dầm hàn ứng dụng ngành cơng nghiệp nước giới nói chung việt nam nói riêng, nêu tính ưu việt dần hàn mà số phương pháp chế tạo khác khơng có Qua việc nghiên cứu tác giả tìm phương thức nghiên cứu cho phù hợp với khn khổ luận văn Chương Cơng nghệ hàn dầm chữ I Căn tìm hiểu thực tế sản xuất hàn dầm chữ I để đưa vật liệu, kích thước, cấu tạo dầm Lựa chọn phương pháp hàn chế tạo dầm cho phù hợp với yêu cầu luận văn Chương Lý thuyết ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I Trên sở liệu đầu vào tác giả đưa lý thuyết ứng suất biến dạng hàn cho kết cấu dầm I bao gồm: - Ứng suất biến dạng co doc - Ứng suất biến dạng co ngang - Ứng suất biến dạng liên kết hàn chữ I Chương 4: Ứng dụng tính tốn chế độ hàn ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I Từ liệu đầu vào , dựa vào lý thuyết ứng suất biến dạng ta tiến hành tính tốn: - Tính tốn chế độ hàn - Ứng suất biến dạng co doc - Ứng suất biến dạng co ngang 88 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương - Độ võng - Biến dạng góc Chương V Nghiên cứu th nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm ứng suất biến dạng hàn dầm chữ I bao gồm - Chuẩn bị thiết bị vật tư thí nghiệm - Việc nghiên cứu chế độ hàn thử nghiệm mấu có chiều dầy với dầm hàn - Chế tạo dầm I theo nguyên công lựa chọn - Đo kết bước thực ( Sau đường hàn) - So sánh với kết tính tốn Chương VI Các biện pháp gi m biến dạng dư sau hàn Nêu số biện pháp để giảm biến dạng dư sau hàn: - Các biện pháp kết cấu giảm biến dạng hàn - Các biện pháp công nghệ giảm biến dạng hàn - Các biện pháp công nghệ giảm biến dạng sau hàn - Biện pháp hạn chế biến dạng: - Biện pháp khắc phục chi tiết bị biến dạng 89 Người thực hiện: Đinh Xuân Toàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tiến Dương TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tiến Dương - Tính tốn ứng suất biến dạng hàn giáp mối kết cấu tấm, Tuyển tập cơng trình Hội nghị Khoa học Toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ X, Thái Nguyên, 12-13/11/2010, Nhà xuất Đại học Thái Nguyên, 2011, trang 174 А Трочун - Сварные напряжение и деформаций , Наука, Киев, 1980 N.O Okerblom - The calculations of deformations of welded metal structures, Department of Scientific and Industrial research, London, Her Majesty’s stationery Office, 1958 Ngô Lê Thông – Công nghệ hàn điện nóng chảy, Tập 1: Cơ sở lý thuyết, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật,2004 Larry Jeffus - Welding: Principles and Applications, Fifth edition, Delmar Cengage Learning Publisher, 2002 R.W Nichols - Residual stresses in welded construction and their effects, An internal conference, The Welding institute, 1978 Omer W Blodgett – Design of welded structures, The James F Lincoln arc welding foundation, 1966 M Perié, Z Tonkovié, I Karsaj – Numerical analysis of residual stresses using a shell/3D modelling technique, Proceeding of the international conference on advances in welding science & technology for Construction, Energy & Transportation, AWST – 2010, Turkey, 15-16 July, 2010 90 ... việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn tác giả chọn đề t? ?i: ? ?Nghiên cứu biến dạng hàn dầm chữ I biện pháp xử lý biến dạng dư sau hàn? ?? Mục đích nghiên cứu luận văn, đ? ?i tƣợng, phạm vi nghiên cứu. .. suất biến dạng hàn liên kết chữ I, thực nghiệm nghiên cứu biến dạng hàn liên kết chữ I, từ đưa chế độ hàn hợp lý để làm giảm biến dạng hàn liên kết chữ I Cu? ?i cùng, tác giả đề cập đến số biện pháp. .. độ hàn đến biến dạng liên kết hàn chữ I - Xác định chế độ hàn hợp lý để giảm biến dạng liên kết hàn chữ I Phạm vi nghiên cứu vào nghiên cứu, tính tốn ứng suất biến dạng co dọc co ngang gây hàn